变压器基础教案

第七章变压器

7.1 变压器的构造&

7.2 变压器的工作原理

一、教学目标

1、了解变压器的构造、分类、额定值及使用注意事项。

2、理解变压器的工作原理，了解变压器的用途。

二、教学重点、难点分析

重点：

1、理解变压器的工作原理。

2、知识点：电压变换、电流变换、阻抗变换、电压平衡方程。

难点：

1、理解变压器的工作原理。

三、教具

可拆变压器、学生电源、演示电流表等。

电化教学设备。

四、教学方法

讲授法(以启示讲解为主)，多媒体课件。

五、教学过程

Ⅰ.知识回顾

1、产生电磁感应现象的条件。

2、法拉第电磁感应定律。

II.新课

一、变压器的构造

1、变压器的分类

1）按用途分：电力变压器、专用电源变压器、调压变压器、测量变压器、隔离变压器。

2）按结构分：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器已经自耦变压器。3）按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。

2、变压器的构造

基本构造：由铁心和绕组构成。

铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图1(a)、(b)所示。

线圈是变压器的电路部分，是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。

3、额定值及使用注意事项

1）额定值

①额定容量——变压器二次绕组输出的最大视在功率。其大小为副边额定电流的乘积，一般以千伏安表示。

②原边额定电压——接到变压器一次绕组上的最大正常工作电压。

③二次绕组额定电压——当变压器的一次绕组接上额定电压时，二次绕组接上

图1 心式和壳式变压器

额定负载时的输出电压。 2）使用注意事项

①分清一次绕组、二次绕组，按额定电压正确安装，防止损坏绝缘或过载。 ②防止变压器绕组短路，烧毁变压器。

③工作温度不能过高，电力变压器要有良好的绝缘。

二、变压器的工作原理

变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图2所示。 1、变压器的空载运行和变压比

如图2所示，设原线圈匝数为N 1，端电压为U 1；副线圈匝数为N 2，端电压为

U 2。则，原、副线圈（一次、二次绕组）电压之比等于匝数比，即

n N N

U U ==2

121 （式7－1）

n 叫做变压器的变压比或变化。

注意：上式在推导过程中，忽略了变

压器原、副线圈的内阻，所以上式为理想变压器的电压变换关系。 2、变压器的负载运行和变流比

在图2的副线圈端加上负载|Z 2|，流过负载的电流为I 2,分析理想变压器原线圈、副线圈的电流关系。

将变压器视为理想变压器，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗

在负载上，即

2211I U I U =

图2 变压器空载运行原理图

将上式变形带入（式7－1），可得理想变压器电流变换关系

n

N N U U I I 1121221=== （式7－2） 3、变压器得阻抗变换作用

设变压器初级输入阻抗为|Z 1|，次级负载阻抗为|Z 2|，则

1

1

1I U Z =

将21

212211 I N N I U N N U ==

，代入，得 2

2

2

211I

U N N Z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 因为 22

2Z I U =

所以 2222

21

1Z n Z N

N Z =⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

即

22

1n Z Z =

（式7－3）

可见，次级接上负载|Z 2|时，相当于电源接上阻抗为n 2|Z 2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。

III.例题讲解，巩固练习

【例题1】,【例题2】略(见教材§7-2例题1,例题2)。

【例题3】有一电压比为220/110 V 的降压变压器，如果次级接上55 Ω的电阻，求变压器初级的输入阻抗。

解1：次级电流Α255

1102

22===Z U I

初级电流 Α2110

220

2121==≈=

U U N N n

Α12

2

21===

n I I 输入阻抗 Ω===

2201

220111I U Z 解2：变压比 2110

2202121==≈=

U U N N n 输入阻抗Ω=⨯==⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≈2205542222

2

1

1Z n Z N

N Z

IV.小结

1、变压器的基本构造：由铁心和绕组构成。

2、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。

V. 作业

略。

7.3 变压器的功率和效率 &

7.4几种常用变压器

一、教学目标

1、了解变压器的功率和效率并能进行简单计算。

2、了解铜损、铁损的概念。

3、了解几种常用变压器的构造、用途及使用注意事项。 二、教学重点、难点分析

重点：

1、变压器功率和效率的计算。

难点：

同重点。 三、教具

电化教学设备。 四、教学方法

讲授法(以启示讲解为主)，多媒体课件。

五、教学过程

Ⅰ.知识回顾

1、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。

2、交流电路功率计算公式：ϕcos UI P = II.新课

一、变压器的功率和效率

1、变压器的功率

实际变压器在工作时，必然存在功率损失。变压器的功率消耗等于原边输入功率1111cos ϕI U P =和副边输出功率2222cos ϕI U P =之差，及